考虑低温与极端雪荷载耦合作用下大跨高铁站房屋盖力学性能分析

作者：宋林琳; 魏明阳; 张学明^*; 高鹏远; 张魁杰; 李勇

来源：铁道标准设计, 2023, 1-12.

DOI：10.13238/j.issn.1004-2954.202306080006

• 高铁站房
• 屋盖
• 温差作用
• 雪荷载
• 耦合作用
• 力学性能

高铁站房钢屋盖对温度敏感且超静定次数较多，在寒区低温和积雪作用下容易造成垮塌。为探究高铁站房异形屋盖结构在低温及极端雪荷载耦合作用下的力学性能，以东北某地区高铁站房为背景，采用有限元软件ABAQUS建立屋盖模型，利用现场监测数据验证了有限元模型的准确性。研究了设计温差对屋盖结构的影响，考虑场址处近年极端低温天气频现，进而分析极端温差下屋盖受力。基于不同设计雪荷载分布方式，开展屋盖结构的受力分析，进而考虑寒区极端雪荷载，并探究极端雪荷载与极端温差耦合下的受力状态。结果表明：屋盖两侧弧形边缘部分杆件不同温差下应力变化显著，对温度变化较为敏感，极端温差下需要重视此区域内杆件应力变化。在站房屋盖设计时，对于存在天窗的屋盖结构，应重视因天窗与周围屋面高度差而产生的不均匀雪荷载对结构内力的影响。极端雪荷载作用下，屋盖最大应力杆件接近屈服，最大竖向位移也接近规范容许值。考虑极端雪荷载与极端降温耦合相比设计雪荷载与设计温差耦合屋盖最大拉应力、最大下绕位移分别增大47.1%、50.2%，且应力已经超过钢材设计强度，在寒区大跨高铁站房钢屋盖设计时应充分考虑二者耦合的影响。

• 单位
  石家庄铁道大学; 中铁建设集团有限公司; 中铁上海设计院集团有限公司